JP3526847B2 - マイクロ波電源システムの制御装置及びマイクロ波電源システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波電源シ
ステムの制御装置、及びマイクロ波電源システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の製造工程において、エッ
チング装置やアッシング装置、プラズマＣＶＤ装置等に
安定なマイクロ波プラズマを発生させるため、マイクロ
波電源システムが使用される。このマイクロ波電源シス
テムの構成の一例を、図５に示す。

【０００３】図５は、マイクロ波電源システム２の構成
図である。同図によれば、マイクロ波電源システム２
は、高圧電源部７０、発振部２０、アイソレータ３０、
センサ４０、チューナ５０、及び制御回路８０により構
成される。また、高圧電源部７０は、整流器７１、平滑
コンデンサ１３、インバータ７２、トランス１５、ダイ
オード１６、及びフィルタ１７により構成される。

【０００４】整流器７１は、入力電源である商用の３相
交流電力（５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚ）を整流し、直流
電力を生成するものであり、ダイオードにより形成され
る３相ブリッジ整流回路である。また、平滑コンデンサ
１３は、整流器７１により整流された直流電力に含まれ
る電圧リプル（脈動成分）を平滑化するフィルタ回路で
ある。

【０００５】インバータ７２は、いわゆる電圧源として
機能する電圧形インバータ（より具体的には、並列共振
形インバータである。）であり、この電圧形インバータ
の主回路を構成するスイッチング素子は、自己消弧形デ
バイスと呼ばれるパワーデバイス、例えばＧＴＯ、ＩＧ
ＢＴ等により実現されている。そして、インバータ７２
は、ＰＷＭ方式により、整流器７１、及び平滑コンデン
サ１３を経て生成される一定電圧の直流電力を、制御回
路８０からの制御信号（具体的には、上記スイッチング
素子への駆動信号）に応じて、所定電圧及び周波数の交
流電力に変換・出力する。

【０００６】トランス１５は、インバータ７２より出力
される所定電圧の交流電力を、所定レベル（詳細には、
発振部２０を構成するマグネトロンがマイクロ波電力を
発生するのに必要な電圧レベル）まで昇圧変換するとと
ともに、インバータ７２の出力側（１次側）と発振部２
０側（２次側）とを絶縁する役割を持つ。

【０００７】ダイオード１６は、トランス１５により変
圧された交流電力を整流し、直流電力に変換する。ま
た、フィルタ１７は、直流リアクトル、及び直流コンデ
ンサにより構成され、ダイオード１６により整流された
直流電力に含まれる電流リプル、及び電圧リプルを平滑
化する。

【０００８】発振部２０は、マグネトロンにより構成さ
れる。この発振部２０即ちマグネトロン（以下、単に
「マグネトロン」という。）の陰極（フィラメント）に
は、フィラメント電源（図示略）が接続されるととも
に、陽極に所定レベル以上の高圧電圧が印加されること
で、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。マ
グネトロン２０より発生・出力されるマイクロ波は、導
波管を伝送線路として、アイソレータ３０、センサ４
０、チューナ５０を経て、負荷１００に供給される。

【０００９】アイソレータ（受動減衰器）３０は、負荷
１００からの反射波（マイクロ波）を減衰させ、マグネ
トロン２０から出力されるマイクロ波を１方向、即ちマ
グネトロン２０から負荷１００方向へのみ通過させる。

【００１０】センサ４０は、マグネトロン２０にて発生
されるマイクロ波の出力電力を検出するセンサであり、
検出した電力レベルに応じた電力信号を、制御回路８０
へ出力する。

【００１１】チューナ５０は、負荷１００とのインピー
ダンス整合を取り、マグネトロン２０にて発生されるマ
イクロ波の出力電力を最大効率で負荷１００に供給する
ための整合器であり、具体的にはスタブチューナにより
構成される。

【００１２】負荷１００は、マグネトロン２０により発
生・出力されるマイクロ波電力の供給対象となるもので
あり、例えば上記エッチング装置やアッシング装置、プ
ラズマＣＶＤ装置等である。

【００１３】制御回路８０は、制御量であるマグネトロ
ン２０のマイクロ波出力電力を目標値に追従させるべ
く、フィードバック制御を行うものである。具体的に
は、センサ４０から出力される、マイクロ波出力電力に
応じた電力信号に基づき、高圧電源部７０への電圧指令
信号（詳細には、インバータ７２が出力する交流電力の
電圧及び周波数を制御するため、上記スイッチング素子
のスイッチング間隔を制御するＰＷＭ制御信号等）を生
成・出力する。

【００１４】そして、このように構成されるマイクロ波
電源システム２の制御系は、図６のようになる。図６
は、マイクロ波電源システム２の制御系を示すブロック
線図であり、主に制御回路８０と高圧電源部７０との関
係を示している。

【００１５】同図において、Ｐｃは、マグネトロン２０
が発生するマイクロ波の出力電力の目標値に対応する信
号（電力指令信号）である。また、Ｐｆは、マグネトロ
ン２０が実際に発生するマイクロ波出力電力である。即
ち、当該制御系は、マグネトロン２０の出力電力Ｐｆを
上記目標値に一致させるよう、フィードバック制御を行
うものである。

【００１６】Ｓ３は、電力指令信号Ｐｃと、伝達関数β
を経てフィードバックされたマグネトロン２０の出力電
力信号Ｐｆｂとの差分を算出し、電力の制御偏差ε２と
して出力する加え合わせ点（サミング点）である。

【００１７】Ｇ４は、電力の制御偏差ε２に応じて、高
圧電源部７０に対する電流指令信号Ｉ４を生成する際の
伝達関数であり、比例特性及び積分特性をもつ。

【００１８】Ｓ４は、高圧電源部７０に対する電流指令
信号Ｉ４と、伝達関数Γを経てフィードバックされた、
マグネトロン２０に印加する陽極電流Ｉｂに相当する陽
極電流信号Ｉｆｂとの差分を算出し、電流の制御偏差ε
ｘとして出力する加え合わせ点（サミング点）である。

【００１９】Ｇ５は、電流の制御偏差εｘに応じて、高
圧電源部７０に対する電圧指令信号Ｖｘを生成する際の
伝達関数であり、伝達関数Ｇ４と同様に、比例特性及び
積分特性をもつ。

【００２０】Ｇ６は、高圧電源部７０が、電圧指令信号
Ｖｘに応じて、マグネトロン２０に印加する陽極電圧Ｖ
ｂを出力する際の伝達関数である。即ち、制御回路８０
からの電圧指令信号Ｖｘに応じた一定レベルの交流電圧
をインバータ７２が生成し、これをトランス１５が高圧
変圧した後、フィルタ１７を介してマグネトロンに印加
するまでの特性である。つまり、伝達関数Ｇ６は、電圧
指令信号Ｖｘと陽極電圧Ｖｂとの関係に相当する。

【００２１】Ｇ７は、高圧電源部７０が、陽極電圧Ｖｂ
とともに、陽極電流Ｉｂをマグネトロン２０に印加する
際の伝達関数である。即ち、伝達関数Ｇ７は、陽極電圧
Ｖｂと、この陽極電圧Ｖｂとともに印加される陽極電流
Ｉｂとの関係に相当する。そして、陽極電流Ｉｂは、マ
グネトロン２０に印加されるとともに、伝達関数Γを経
て、加え合わせ点Ｓ４までフィードバックされる。

【００２２】Γは、マグネトロン２０に印加する陽極電
流Ｉｂを、加え合わせ点Ｓ４までフィードバックする際
の伝達関数であり、電流Ｉｂを検出する電流センサ（図
示略）に相当する。つまり、伝達関数Γは、マグネトロ
ン２０に印加する陽極電流Ｉｂを、これに対応する出力
電流信号Ｉｆｂに変換するものである。

【００２３】Ｇｐは、マグネトロン２０が、印加される
陽極電流Ｉｂに応じて、出力電力Ｐｆを出力する際の伝
達関数である。つまり、伝達関数Ｇｐは、マグネトロン
２０に印加する陽極電流Ｉｂと、その時マグネトロン２
０が発生するマイクロ波の出力電力Ｐｆとの関係を示す
ものであり、図７に示す実線の関係に該当する。そし
て、出力電力Ｐｆは、負荷１００に供給されるととも
に、伝達関数βを経て、加え合わせ点Ｓ３までフィード
バックされる。

【００２４】βは、マグネトロン２０の出力電力Ｐｆ
を、加え合わせ点Ｓ３までフィードバックする際の伝達
関数であり、出力電力Ｐｆを検出するセンサ４０に相当
する。つまり、伝達関数βは、マグネトロン２０の出力
電力Ｐｆを、これに対応する出力電力信号Ｐｆｂに変換
するものである。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マイクロ波電源システム２においては、以下のような問
題があった。

【００２６】図７は、マグネトロン２０の入出力特性を
示す図である。同図において、横軸を出力電力Ｐｆ、縦
軸を陽極電圧Ｖｂ及び陽極電流Ｉｂとして、陽極電流Ｉ
ｂと出力電力Ｐｆとの関係を実線で、陽極電圧Ｖｂと出
力電力Ｐｆとの関係を一点鎖線で、それぞれ示してい
る。

【００２７】同図によれば、陽極電圧Ｖｂは、マグネト
ロン２０の出力電力Ｐｆに関係なくほぼ一定である。即
ち、陽極電圧Ｖｂの変動に対する出力電力Ｐｆの変動が
大きく、陽極電圧Ｖｂによる出力電力Ｐｆの制御は、不
安定になり易い。一方、陽極電流Ｉｂは、若干の変動幅
を持ちながらも、マグネトロン２０の出力電力Ｐｆにほ
ぼ比例する。従って、マグネトロン２０の出力電力Ｐｆ
の制御は、陽極電流Ｉｂにより行うことが望ましい。

【００２８】しかし、上述のように、高圧電源部７０を
構成するインバータ７２は、電圧形インバータにより構
成されている。即ち、高圧電源部７０に対する指令は、
電圧指令信号である必要がある。このため、マイクロ波
電源システム２の制御系には、マグネトロン２０の出力
電力Ｐｆの制御を行うための電力制御ループ（伝達関数
βに該当）に加えて、高圧電源部７０による出力電流即
ちマグネトロン２０に印加する陽極電流Ｉｂを制御する
ための電流制御ループ（伝達関数Γに該当）が設けられ
ていた。即ち、当該制御系は２重の制御ループで構成さ
れていた。この２重制御ループは、１重制御ループと比
較し、おくれ要素やむだ時間要素が多い。従って、制御
応答を高速化しようとする場合、その改善には限度があ
り、マイクロ波出力の立ち上がりを高速化させることが
困難であった。

【００２９】そして、負荷１００に供給するマイクロ波
出力の立ち上がりが遅いことに起因して、例えば次のよ
うな問題が発生していた。即ち、半導体製造のある工程
において、プラズマが瞬時に着火しないと、半導体ウェ
ハが多大なマイクロ波電力を受けて損傷してしまう。ま
た、プロセス時間が数秒で終わる工程については、プロ
セス時間全体に占めるマイクロ波出力の立ち上がり時間
を無視できないため、成膜のレート管理が難しいといっ
た問題が発生していた。

【００３０】本発明の課題は、マイクロ波電源システム
１におけるマイクロ波出力の立ち上がりの高速化を実現
することであり、ひいては、マイクロ波出力の応答速度
を高速化することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、供給される電源出力に応じ
てマイクロ波電力を発生する発振部（例えば、図１の発
振部２０）と、電流指令信号に応じた電流を発生する電
流形インバータを有し、この電流形インバータが発生す
る電流を高圧電源出力として前記発振部へ供給する電源
部（例えば、図１の高圧電源部１）と、を具備するマイ
クロ波電源システムの制御装置（例えば、図１の制御回
路６０）であって、入力される電力指令値に応じた第１
電流指令値を所定の比例演算により演算して出力する第
１演算回路（例えば、図２の伝達関数Ｇ１を持つ要素）
と、前記電力指令値と前記発振部の現出力値との差分値
を演算して出力する差分演算回路（例えば、図２の加え
合わせ点Ｓ１）と、前記差分値に応じた第２電流指令値
を所定の比例積分演算により演算して出力する第２演算
回路（例えば、図２の伝達関数Ｇ３を持つ要素）と、前
記第１電流指令値と前記第２電流指令値とを加算し、加
算結果を前記電流指令信号として出力する加算回路（例
えば、図２の加え合わせ点Ｓ２）と、を備え、前記電力
指令値に応じて前記電流指令信号を演算制御し、且つ前
記発振部の現出力値により前記電流指令値を帰還制御す
ることで前記電流形インバータが発生する電流を変化さ
せて、前記発振部で発生するマイクロ波電力を前記電力
指令値が示す目標値に追従制御させることを特徴として
いる。

【００３２】この請求項１記載の発明によれば、電力指
令値に応じて電流指令信号を演算制御し、且つ発振部の
現出力値により電流指令値を帰還制御することで電流形
インバータが発生する電流を変化させて、発振部で発生
するマイクロ波電力を電力指令値が示す目標値に追従制
御させることができる。ところで、マグネトロンには、
陽極電流は発生電力に対してほぼ比例する一方、陽極電
圧は発生電力に関わらずほぼ一定という特性がある。つ
まり、マグネトロンに対する発生電力の制御は陽極電流
で行うことが望ましい。従って、発振部がマグネトロン
で構成される場合、制御ループを電力制御のための制御
ループひとつで実現できるため、電源部が電圧形インバ
ータを備えて構成されていたために二重の制御ループ
（発振部の発生電力に対する制御ループ及び陽極電流に
対する制御ループ）が必要であった従来と比較して、発
振部の出力の応答特性を格段に高速化できる。また、電
力指令信号に比例する信号を電源部に対する電流指令信
号として与えることができる。即ち、電力指令信号に比
例する信号を即時に生成することができるため、マイク
ロ波電源システム全体の応答性を高めることができる。
更に、電力指令値と発振部の現出力値との差分値を比例
積分して得られる第２電流指令信号を第１電流指令信号
に加算することで、電源部に出力する電流指令信号の高
速化を確保しつつ、発振部の現出力値（発生電力値）と
電力指令値とのずれを補正し、より正確な制御を実現で
きる。

【００３３】

【００３４】

【００３５】また、請求項２記載の発明のように、請求
項１記載の制御装置において、前記第２演算回路は、前
記第２電流指令値の上限値及び／又は下限値を設定する
限度値設定回路（例えば、図２の関数ｆ（ｘ）を持つ要
素）を有し、限度値を超えた場合には、当該限度値を第
２電流指令値として出力するように構成してもよい。

【００３６】この請求項２記載の発明によれば、発振部
の現出力値に対する制御が外れ、出力指令値と発振部の
現出力値との差分値が大きくなった場合、第１の電流指
令値に付加する補正信号である第２の電流指令値に限度
値を設けることができるので、制御が回復するまでの時
間を短縮することができる。

【００３７】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１又は２記載の制御装置において、前記第２演算回路
は、圧縮度を設定する圧縮度設定回路（例えば、図２の
圧縮度αを持つ要素）を有し、前記比例積分演算した値
に前記圧縮度を乗算することにより第２電流指令値を算
出するように構成してもよい。

【００３８】この請求項３記載の発明によれば、発振部
の現出力値のオーバーシュート量及びアンダーシュート
量を、一定値以下に抑えることができる。

【００３９】請求項４記載の発明は、供給される電源に
応じてマイクロ波電力を発生する発振部（例えば、図１
の発振部２０）と、前記発振部の現出力値を検出する検
出部（例えば、図１のセンサ４０）と、入力される前記
マイクロ波電力の出力指令値及び前記現出力値に基づい
て、電流指令信号を演算して出力する制御部（例えば、
図１の制御回路６０）と、前記電流指令信号に応じた電
流を発生させ、発生させた電流を前記発振部へ前記電源
として供給する電流源（例えば、図１の高圧電源部１
０）と、を具備し、前記出力指令値に応じて前記電流指
令信号を演算制御し、且つ前記発振部の現出力値により
前記電流指令値を帰還制御することで前記電流源の発生
する電流を変化させて、前記発振部で発生するマイクロ
波電力を前記出力指令値が示す目標値に追従制御させる
ことを特徴とするマイクロ波電源システム（例えば、図
１のマイクロ波電源システム１）である。

【００４０】この請求項４に記載の発明によれば、出力
指令値に応じて電流指令信号を演算制御し、且つ発振部
の現出力値により電流指令値を帰還制御することで電流
源の発生する電流を変化させて、発振部で発生するマイ
クロ波電力を出力指令値が示す目標値に追従制御させる
ことができる。従って、発振部がマグネトロンで構成さ
れる場合、電源部が電圧形インバータを備えて構成され
ていたために二重の制御ループ（発振部の発生電力に対
する制御ループ及び陽極電流に対する制御ループ）が必
要であった従来と比較して、制御ループを電力制御のた
めの制御ループひとつで実現できるため、発振部の出力
の応答特性を格段に向上させることが可能となる。

【００４１】また、請求項５記載の発明のように、請求
項４記載のマイクロ波電源システムにおいて、前記制御
部に代えて、請求項３記載の制御装置を具備するように
構成しても良い。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、図６と同一要
素については同一符号を付し、その説明を省略する。

【００４３】図１は、本実施の形態におけるマイクロ波
電源システム１の構成図である。同図によれば、このマ
イクロ波電源システム１の構成は、図５のマイクロ波電
源システム２の構成とほぼ同様の構成である。

【００４４】即ち、高圧電源部１０を構成するインバー
タ１４は、従来の電圧形インバータに換えて、電流形イ
ンバータ（より具体的には、直列共振形インバータであ
る。）により構成される。また、この電流形インバータ
は、スイッチング素子としてサイリスタが採用されてい
る、いわゆるサイリスタインバータである。そして、イ
ンバータ１４は、整流器１１、及び直流リアクトル１２
を経て供給される一定電流の直流電力を周波数制御し、
任意の周波数の交流電力を出力する。

【００４５】また、高圧電源部１０は、ダイオードによ
り構成される整流器７１に換えて、サイリスタにより形
成される整流器１１を備えて構成される。この整流器１
１は、直流リアクトル１２とともに、インバータ１４に
対して可変直流電圧源として機能する。即ち、整流器１
１は、位相制御により出力電圧の大きさを制御し、直流
リアクトルに流れる電流の向き及び方向を一定に保つこ
とで、一定電流の直流電力をインバータ１４に供給す
る。

【００４６】制御回路６０は、センサ４０から出力され
る、マイクロ波出力電力に応じた電力信号に基づき、高
圧電源部１０への電流指令信号を生成・出力する。詳細
には、インバータ１４の出力する交流電力を一定電流に
保つために、整流器１１の出力電圧を制御するための位
相制御信号を生成するとともに、この交流電力の周波数
を制御するために、上記スイッチング素子（サイリス
タ）のスイッチング間隔を制御する駆動信号を生成す
る。

【００４７】そして、本実施の形態におけるマイクロ波
電源システム１の制御系は、図２のようになる。図２
は、マイクロ波電源システム１の制御系を示すブロック
線図である。

【００４８】同図において、Ｇ１は、電力指令信号Ｐｃ
に応じた電流指令信号Ｉｃを生成する際の伝達関数であ
り、比例特性をもつ。

【００４９】Ｓ１は、電力指令信号Ｐｃと、伝達関数β
を経てフィードバックされたマグネトロン２０の出力電
力信号Ｐｆｂとの差分を算出し、電力の制御偏差ε１と
して出力する加え合わせ点（サミング点）である。

【００５０】Ｇ３は、電力の制御偏差ε１に応じて、電
流指令信号Ｉ１を生成する際の伝達関数であり、比例特
性及び積分特性をもつ。

【００５１】ｆ（ｘ）は、電流指令信号Ｉ１に、上限値
及び下限値を設定するための関数である。また、この要
素は、入力信号のレベルが所定レベルを超えた（入力信
号レベルが正／零の場合）、或いは下回った（入力信号
レベルが負の場合）場合には、出力信号のレベルをこの
所定レベルとする、いわゆるリミット回路により実現さ
れる。

【００５２】αは、電流指令信号Ｉ２を、所定倍率で圧
縮するための変数である。また、この要素は、入力信号
のレベルにこのαを乗じたレベルを出力信号とする比例
要素である。但し、０＜α≦１、である。

【００５３】Ｓ２は、電流指令信号Ｉｃと、電流指令信
号Ｉ３とを加算し、高圧電源部１０に対する電流指令信
号Ｉｘとして出力する加え合わせ点（サミング点）であ
る。

【００５４】Ｇ２は、高圧電源部１０が、電流指令信号
Ｉｘに応じて、マグネトロン２０に印加する陽極電流Ｉ
ｂを出力する際の伝達関数である。即ち、制御回路６０
からの電流指令信号Ｉｘに応じた一定電流の交流電力を
インバータ１４が生成し、これをトランス１５が高圧変
圧した後、フィルタ１０を介してマグネトロンに印加す
るまでの特性である。つまり、伝達関数Ｇ２は、電流指
令信号Ｉｘと陽極電流Ｉｂとの関係に相当する。

【００５５】Ｇｐは、マグネトロン２０が、印加される
陽極電流Ｉｂに応じて、出力電力Ｐｆを出力する際の伝
達関数である。つまり、伝達関数Ｇｐは、マグネトロン
２０に印加する陽極電流Ｉｂと、その時マグネトロン２
０が発生するマイクロ波の出力電力Ｐｆとの関係を示す
ものである。そして、出力電力Ｐｆは、負荷１００に供
給されるとともに、伝達関数βを経て、加え合わせ点Ｓ
１までフィードバックされる。

【００５６】βは、マグネトロン２０の出力電力Ｐｆ
を、加え合わせ点Ｓ３までフィードバックする際の伝達
関数であり、出力電力Ｐｆを検出するセンサ４０に相当
する。つまり、伝達関数βは、マグネトロン２０の出力
電力Ｐｆを、これに対応する出力電力信号Ｐｆｂに変換
するものである。

【００５７】ところで、図３は、高圧電源部１０に対す
る電流指令信号Ｉｘと、マグネトロン２０の出力電力Ｐ
ｆとの関係を示す図である。同図によれば、横軸をマグ
ネトロン２０の出力電力Ｐｆ、縦軸を高圧電源部１０へ
の電流指令信号Ｉｘとして、出力電力Ｐｆと電流指令信
号Ｉｘとの関係を実線で示している。また、２点鎖線
は、電力指令信号Ｐｃに比例する電流指令信号Ｉｃを、
１点鎖線は、Ｉｃ±Ｉ３即ち電流指令信号Ｉｘの上限値
を示している。

【００５８】また、図７に示すように、マグネトロン２
０の陽極電流Ｉｂと出力電力Ｐｆとはほぼ比例関係にあ
る。上述のように、高圧電源部１０を構成するインバー
タ１４を電流形インバータで実現しているため、高圧電
源部１０は電流源となる。従って、電力指令信号Ｐｃに
比例する信号を、高圧電源部１０に対する電流指令信号
として与えることができる。即ち、電力指令信号Ｐｃに
比例する電流指令信号Ｉｃを即時に生成することができ
るため、マイクロ波電源システム１全体の応答性を高め
ることができる。

【００５９】一方、マグネトロン２０に印加される陽極
電流Ｉｂは、図７に示すように若干の変動幅を持ってい
る。この変動幅を補正するために、電流指令信号Ｉｃに
電流指令信号Ｉ３を付加することで、高圧電源部１０に
対する電流指令信号Ｉｘを生成する。即ち、電力指令信
号Ｐｃに比例する電流指令信号Ｉｃに、電力の制御偏差
ε１に応じた電流指令信号Ｉ３を付加することで、従来
の電力の制御偏差ε２に応じた制御と比較し、より正確
な、より精度の高い制御を行うことができる。

【００６０】また、この変動幅は、伝達関数Ｇ３により
生成される、電力の制御偏差ε１に応じた電流指令信号
Ｉ１即ちＩ３を付加することで、補正することができ
る。即ち、制御系の制御ループを、出力電力Ｐｆのため
の制御ループひとつで実現できる。

【００６１】以上のことにより、２重ループを構成して
いた従来と比較し、マイクロ波出力の応答特性を格段に
高速化できる。

【００６２】また、出力電力に対する制御が外れ、電力
の制御偏差ε１が大きくなった場合、ｆ（ｘ）により、
電流指令信号Ｉｃに付加する補正信号である電流指令信
号Ｉ３に限度値を設けることができるので、制御が回復
するまでの時間を短縮することができる。例えばマイク
ロ波電源装置の出力立ち上がり直後等、マイクロ波出力
の立ち上がり時には、フィードバックされる出力電力信
号Ｐｆｂはほぼ“ゼロ”であるため、過渡現象により電
流指令信号Ｉ１が急激に立ち上がることがある。しか
し、ｆ（ｘ）により、電流指令信号Ｉ１に限度値（上限
値及び下限値）を設けることで、このような電流指令信
号の急激な立ち上がりを回避できる。

【００６３】また、αにより、電流指令信号Ｉ３を圧縮
することで、出力電力Ｐｆのオーバーシュート量及びア
ンダーシュート量を、一定値以下に抑えることができ
る。このαは、陽極電流に対する出力電力の変動幅の大
きさに応じて決定することができる。

【００６４】尚、本発明は、上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜
変更可能である。

【００６５】例えば、高圧電源部１０を電流源とできれ
ばよく、例えば図４に示すような電流形インバータによ
り、高圧電源部１０を実現することとしてもよい。即
ち、インバータ１４がＰＷＭインバータである場合、イ
ンバータの出力電流の大きさと周波数とはほぼ比例関係
にある。このため、制御回路６０からの電流指令信号Ｉ
ｘを、比例する周波数信号Ｆに変換する（Ｉ／Ｆ変換
部）。そして、インバータ（電流型インバータ）１３
は、この周波数信号Ｆに応じた周波数の交流電力、即ち
電流指令信号Ｉｘに応じた電流の交流電力を出力する。

【００６６】また、制御回路６０は、アナログ回路で実
現することとしてもよいし、デジタル回路で実現するこ
ととしてもよい。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波電源システ
ムにおける制御応答性を高速化することができるととも
に、マイクロ波出力の立ち上がりの高速化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロ波電源システムの構成図である。

【図２】図１のマイクロ波電源システムの制御系を示す
ブロック線図である。

【図３】電流指令信号Ｉｘに対するマグネトロンの出力
特性を示す図である。

【図４】高圧電源部１０の変形例を示す図である。

【図５】従来のマイクロ波電源システムの構成図であ
る。

【図６】図５のマイクロ波電源システムの制御系を示す
ブロック線図である。

【図７】マグネトロンの入出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１、２ マイクロ波電源システム １０、７０ 高圧電源部 １１、７１整流器 １２ 直流リアクトル １３ 平滑コンデンサ １４、７２ インバータ １５ トランス １６ ダイオード １７ フィルタ ２０ 発振部（マグネトロン） ３０ アイソレータ ４０ センサ ５０ チューナ ６０、８０ 制御回路 １００ 負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−306662（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−278261（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343179（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給される電源出力に応じてマイクロ波電
   力を発生する発振部と、電流指令信号に応じた電流を発
   生する電流形インバータを有し、この電流形インバータ
   が発生する電流を高圧電源出力として前記発振部へ供給
   する電源部と、を具備するマイクロ波電源システムの制
   御装置であって、 入力される電力指令値に応じた第１電流指令値を所定の
   比例演算により演算して出力する第１演算回路と、 前記電力指令値と前記発振部の現出力値との差分値を演
   算して出力する差分演算回路と、 前記差分値に応じた第２電流指令値を所定の比例積分演
   算により演算して出力する第２演算回路と、 前記第１電流指令値と前記第２電流指令値とを加算し、
   加算結果を前記電流指令信号として出力する加算回路
   と、 を備え、前記電力指令値に応じて前記電流指令信号を演
   算制御し、且つ前記発振部の現出力値により前記電流指
   令値を帰還制御することで前記電流形インバータが発生
   する電流を変化させて、前記発振部で発生するマイクロ
   波電力を前記電力指令値が示す目標値に追従制御させる
   ことを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の制御装置であって、 前記第２演算回路は、前記第２電流指令値の上限値及び
   ／又は下限値を設定する限度値設定回路を有し、限度値
   を超えた場合には、当該限度値を第２電流指令値として
   出力することを特徴とする制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の制御装置であって、 前記第２演算回路は、圧縮度を設定する圧縮度設定回路
   を有し、前記比例積分演算した値に前記圧縮度を乗算す
   ることにより第２電流指令値を算出することを特徴とす
   る制御回路。
4. 【請求項４】供給される電源に応じてマイクロ波電力を
   発生する発振部と、 前記発振部の現出力値を検出する検出部と、 入力される前記マイクロ波電力の出力指令値及び前記現
   出力値に基づいて、電流指令信号を演算して出力する制
   御部と、 前記電流指令信号に応じた電流を発生させ、発生させた
   電流を前記発振部へ前記電源として供給する電流源と、 を具備し、前記出力指令値に応じて前記電流指令信号を
   演算制御し、且つ前記発振部の現出力値により前記電流
   指令値を帰還制御することで前記電流源の発生する電流
   を変化させて、前記発振部で発生するマイクロ波電力を
   前記出力指令値が示す目標値に追従制御させることを特
   徴とするマイクロ波電源システム。
5. 【請求項５】請求項４記載のマイクロ波電源システムで
   あって、 前記制御部に代えて、請求項３記載の制御装置を具備す
   ることを特徴とするマイクロ波電源システム。